自然选择作用是生物进化的一个重要驱动力。在一个群体内不同表型个体

对特定自然环境具有不同的适应能力，自然选择是指自然环境对不同表型个体

按其适应能力的差异进行差别化选择的过程，按其选择方向可分为正选择、平

衡选择和负选择。

高原极端环境，如低氧、高寒、强紫外，给在此生态条件下生存的生物带

来了巨大的进化选择压力。在长期高原环境的选择作用下，许多高等哺乳动物

都产生了相应的高原适应机制。例如，与低海拔人群相比，高原人群表现出了

更强的高原适应性。对不同高原上人群的大量研究表明，不同高原人群往往具

有不相同的高原适应遗传机制，受到了不同基因的调控作用。虽然调控不同高

原人群适应的基因各不相同，但这些基因大部分都参与了低氧诱导因子通路。

低氧诱导因子通路主要维持低氧环境下哺乳动物机体内氧的稳定，从而提升机

体的低氧适应能力。人类高原适应机制的研究揭示了低氧诱导因子通路在高原

适应过程中的重要性。家养动物是人类驯化而来，与人们的生产生活紧密相关。

伴随着人类的迁徙家养动物扩散到世界各地，包括高原生态环境。当家养动物

与人类面临相同的高原低氧、高寒、强紫外线环境，他们的适应机制是否相同？

他们的基因组进化机制存在多大的差异？为了回答这些问题，我们选取了适应

高原地区生态环境的藏猪开展相关研究。

藏猪是我国特有的一类高原型家猪，主要分布于青藏高原，为本研究提供

了一个很好的研究对象。然而，目前藏猪的高原适应遗传机制还不是很清楚。

本文首次从群体全基因组水平对与人类生产生活紧密相关的家养动物藏猪进行

了高原适应机制的研究，探讨相同选择压力下藏猪的遗传适应机制。

本研究选取了长期生活在高海拔地区的藏猪群体和生活在低海拔地区的二

花脸猪、莱芜猪、巴马香猪、滇南小耳猪以及中国家猪祖先-东亚野猪群体进行

研究。本研究利用第二代高通量大规模平行测序技术平台，完成了各个猪种群

体水平基因组重测序工作。主成分分析显示藏猪可能主要受到了自然选择作用，

而人工选择作用的强度相对较弱。为了有效筛选藏猪群体中受到自然选择作用

的位点，我们在Fst 统计方法的基础上构建了新的遗传统计量iD。iD 相对于

Fst 可以更好的处理小样本数据，并能有效的筛选出藏猪群体与其他低海拔猪种

间存在显著频率差异的位点。藏猪群体中可能存在受到选择但还没有固定下来

的中等频率位点，iD 对这些位点的检测效力比较低。因此，本研究同时引入了

iHs 分析，可以实现对此类位点的有效检测。首先，我们对测序数据进行一定的质量控制，然后计算并分析了藏猪群体与其他低海拔猪种群体之间的iD值，以及藏猪群体内的iHs 值。在iD 和iHs 分析中，信号强度达到全基因组0.01

经验显著水平的基因组区域很可能是受到了强烈的自然选择作用。通过对这些

基因组区域的分析，我们筛选出了一批可能受到强烈自然选择作用的候选基因。

通过iD 分析筛选出的候选基因集称之为iD 基因集，通过高iHs 分析筛选出的

候选基因集称之为iHs 基因集。

某些情况下，自然选择是对功能通路而非单个基因进行选择。为了了解藏

猪中与高原适应相关的功能通路是否受到了选择，本研究选取了藏猪基因组中

选择信号最强的634 个基因进行了GOEAST 分析。结果显示没有与高原适应相

关的通路出现显著的基因富集现象。究其原因，可能是由于GO 的注释过于宽

泛，或GOEAST 分析精度较低。

为了提高藏猪高原适应相关基因的筛选效率，本研究结合了候选基因法。

候选基因法能够高效地筛选出选择信号较强并与高原适应表型相关的功能基

因。我们从数据库中共筛选出了458 个与藏猪高原适应表型相关的基因，本文

称之为功能候选基因集。iD 基因集、iHs 基因集与功能候选基因集分别存在24

个和9 个基因重叠。三个基因集中都包含的基因有2 个，因此iD 基因集与iHs

基因集共包含31 个功能候选基因。本研究对这31 个基因进行了功能分析，结

果显示其中17 个基因参与了机体氧气含量调节和低氧应答过程，提示藏猪的高

原适应机制主要是通过低氧反应相关通路实现的。所有基因集都包含的一个基

因ZZ_C1 在人类的高原适应中发挥了重要作用，提示该基因可能是藏猪高原适

应机制中的关键基因。

本研究筛选到了与藏猪高原适应机制相关的主要基因，这些基因主要参与

低氧应答过程，揭示了家养动物——藏猪的高原适应遗传机制。发现家养动物

——藏猪与人类相同，都通过低氧应答通路相关基因的进化适应极端的高原环

境。并进一步反映了低氧应答通路在哺乳动物的高原适应过程中的重要性。